Reliability Analysis of Coupled PV-Electrolyser Systems: Evaluation of Onsite Factors

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Abstract

Erneuerbarer Wasserstoff wird als Wegbereiter für die Erreichung der Dekarbonisierungsziele für 2030, 2050 und darüber hinaus angesehen. Der Anteil der erneuerbaren Wasserstoffproduktion liegt weltweit unter 1 % des produzierten Wasserstoffs. Seine Produktion in großem Maßstab ist daher das Gebot der Stunde. Um eine großtechnische Umsetzung zu gewährleisten, wurde in der vorliegenden Studie der zuverlässige Betrieb von gekoppelten Photovoltaik-Elektrolyseursystemen mittels einer Zuverlässigkeits- und Risikoanalyse untersucht. Unter anderem wurde die Sensitivität von Risikoänderungen in den Systemkomponenten auf das Gesamtausfallrisiko untersucht. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Störanfälligkeit der untersuchten Systeme durch standortspezifische Umwelteinflüsse auf die elektrischen Betriebsmittel und in der Folge eine Optimierung der Systemauslegung für unterschiedliche Anwendungsszenarien der PV-Elektrolyse. Die Studie zeigt, dass ein 10-facher Anstieg des PV-Wechselrichterausfalls bereits im ersten Betriebsjahr des gekoppelten PV-Elektrolyseursystems zu einem Totalausfall des Systems führt. Netzausfälle, PEM-Stack-Ausfälle und Ausfälle von Photovoltaik-Modulen führen zu einem Totalausfall des Systems, wenn sie um den Faktor 100 bis 1.000 erhöht werden. Generell hat sich gezeigt, dass das Photovoltaiksystem störungsanfälliger ist als das Elektrolysesystem. Daraus lassen sich Maßnahmen zur Verringerung der Anfälligkeit ableiten, wie z.B. der Einsatz einer höheren Anzahl von Wechselrichtern vor Ort zur Erhöhung der Redundanz, die Sicherstellung minimaler Umwelteinflüsse auf Wechselrichterebene oder die Regelung der Wechselrichter.
OriginalspracheDeutsch
TitelProceedings of the 41st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition in Vienna, Austria
PublikationsstatusEingereicht - 26 Sept. 2024

Research Field

  • Energy Conversion and Hydrogen Technologies

Schlagwörter

  • Reliability
  • Photovoltaic
  • Electrolyser

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